Эволюция пандемического коронавируса очерчивает путь от животных к человеку

Эволюция пандемического коронавируса очерчивает путь от животных к человеку
Иллюстрация коронавируса

Команда ученых, изучающих происхождение SARS-CoV-2, вируса, вызвавшего пандемию COVID-19, обнаружила, что он особенно хорошо подходит для прыжков от животных к людям путем изменения формы, поскольку он получил способность заражать клетки человека.

Проводя генетический анализ, исследователи из Университета Дьюка, Национальной лаборатории Лос-Аламоса, Университета Техаса в Эль-Пасо и Университета Нью-Йорка подтвердили, что самым близким родственником вируса был коронавирус, заражающий летучих мышей. Но способность этого вируса заражать людей была получена путем обмена критического фрагмента гена от коронавируса, который заражает чешуйчатое млекопитающее, называемое панголином, что позволило вирусу заразить людей.

Исследователи сообщают, что этот переход от вида к виду был результатом способности вируса связываться с клетками-хозяевами посредством изменений в его генетическом материале. По аналогии, вирус как бы перезаписал ключ, который позволяет ему открыть дверь клетки-хозяина – в данном случае человеческой клетки. В случае SARS-CoV-2 «ключ» представляет собой белок-спайк, обнаруженный на поверхности вируса. Коронавирусы используют этот белок для прикрепления к клеткам и заражения их.

«Очень похоже на первоначальные SARS, которые перешли от летучих мышей к циветтам, или MERS, которые перешли от летучих мышей к верблюжьим верблюдам, а затем к людям, прародитель этого пандемического коронавируса претерпел эволюционные изменения в своем генетическом материале, что позволило ему в конечном итоге заразить людей, «сказал Фен Гао, доктор медицинских наук, профессор медицины в отделе инфекционных болезней Медицинского факультета Университета Дьюка и соответствующий автор исследования, опубликовавшего онлайн 29 мая в журнале Science Advances.

Гао и его коллеги сказали, что отслеживание эволюционного пути вируса поможет предотвратить будущие пандемии, возникающие в результате вируса, и, возможно, послужит ориентиром для исследований вакцин.

Исследователи обнаружили, что типичные коронавирусы панголина слишком отличаются от SARS-CoV-2, чтобы непосредственно вызывать пандемию среди людей.

Тем не менее, они содержат сайт, связывающий рецептор – часть белка-шипа, необходимого для связывания с клеточной мембраной, – что важно для инфекции человека. Этот сайт связывания позволяет прикрепляться к белку клеточной поверхности, который в изобилии присутствует в эпителиальных клетках человека, дыхательных путей и кишечника, эндотелиальных клетках и клетках почек.

В то время как вирусный предок летучей мыши является наиболее тесно связанным коронавирусом с SARS-CoV-2, его сайт связывания сильно отличается и сам по себе не может эффективно инфицировать клетки человека.

SARS-CoV-2, по-видимому, является гибридом между вирусами летучей мыши и панголина для получения «ключевого» необходимого сайта связывания с рецептором для инфекции человека.

«Существуют участки вируса с очень высокой степенью сходства аминокислотных последовательностей среди дивергентных коронавирусов, которые заражают людей, летучих мышей и ящеров, что позволяет предположить, что эти вирусы находятся под сходным отбором хозяев и, возможно, стали предком SARS-CoV-2. способный легко прыгать с этих животных на людей “, – сказал ведущий соавтор книги Сяоцзюнь Ли из Duke.

«Люди уже рассматривали последовательности коронавируса, взятые у ящеров, которые мы обсуждаем в нашей статье, однако научное сообщество по-прежнему разделяет вопрос о том, сыграли ли они роль в эволюции SARS-CoV-2», – сказал соавтор исследования. Елена Георгий, штатный сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории.

«В нашем исследовании мы продемонстрировали, что действительно SARS-CoV-2 имеет богатую эволюционную историю, которая включала перестановку генетического материала между летучей мышью и коронавирусом панголина, прежде чем он приобрел способность прыгать на людей», – сказал Георгий.

В дополнение к Гао, Ли и Джорджи авторами исследования являются Манукумар Хоннаяканахалли Маричаннеговда, Брайан Фоли, Чуан Сяо, Сян-Пенг Конг, Юэ Чен, С. Гнанакаран и Бетт Корбер.


Источник истории:

Материалы предоставлены Университетским Медицинским Центром ДьюкаПримечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Ссылка на журнал :

  1. Ли Сяоцзюнь, Елена Э. Гиорги, Манукумар Хоннаяканахалли Маричаннеговда, Брайан Фоули, Чуан Сяо, Сян-Пенг Конг, Юэ Чен, С. Гнанакаран, Бетт Корбер, Фэн Гао. Появление SARS-CoV-2 благодаря рекомбинации и сильному очищающему отбору . Достижения науки , 29 мая 2020 года: eabb9153 DOI: 10.1126 / sciadv.abb9153